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一九三九年，另一位科學家柯夫精心研究宇宙射線和大氣的相互作用，探測了次級宇宙射線中子，同時指出宇宙射線中子的最終產物是碳十四，並計算出自然的產生率為每秒每平方公分〇．八個時，里比對這項研究高度關注，並與柯夫合作了一段時期。就在這時，里比的腦海中已形成了要利用自然來測定古物年代的偉大構想。第二次世界大戰期間，里比前往哥倫比亞大學，參與並解決了熱擴散濃縮鈾同位素技術中的關鍵問題。

這種樹木輪距銜接的方法既簡單又複雜，複雜的原因主要是標本和蒐集極其不易，但科學家們還是為此做出努力，也取得了很大的成果。如美國學者根據加利福尼亞地區長壽的刺果松，以及數百個考古遺址出土的木材，已銜接出從一萬年前到現在的完整樹幹編年系列譜。除美國外，歐洲一些國家也建立了當地某些年代範圍內的標準序列。從理論上和實際結果看，這些標準系列的年譜與日曆年相吻合，其精確度可達幾年，甚至一、二年。

當然，碳十四定年技術也不是盡善盡美和絕對的，它有自身難以克服的局限性，這個局限性主要表現在所測定的年代並不能精密到可以確定哪一年，甚至所測定的誤差有一〇〇年甚至幾百年之大。這誤差的出現，一方面和標本的年代遠近有關，年代越遠當然誤差也就越大。另一方面也和標本的純粹程度、實驗時間的長短有關。如果標本受到污染或混入時代較近的有機物，縱使如草根的殘絲、細菌的粒點，都會影響到碳十四定年的準確度。如果地層不清楚，所採用的標本整個是近代的東西，那麼所測結果自然也就和期待的資料大相逕庭。如果在實驗中計數的時間拉長，和圖書誤差也可相對地減少。

關於日本新石器文化的開始問題，有學者認為可以早到西元前三千年以前，但經過定年並沒有如此之長。另外還有一個奇例是，廿世紀上半葉，日本人大賀一郎在中國遼寧省大連市普蘭店河畔一個古代沼澤泥碳層中發現了幾十粒蓮子，當時認為這個泥碳層可能屬第四紀更新世時代——在一萬年之前。後來大賀一郎曾設法使他得到的蓮子發了芽，整個學術界為之轟動。因為歷史如此久遠的蓮子居然在泥濘中埋藏萬年之後還能發芽，這不能不說是個奇蹟。但後來經過碳十四的測定，大賀一郎發現的蓮子距今不過一〇四〇年左右；在這個時間段之內，蓮子發芽當然讓人驚喜，但和以前認為的萬年比起來，就不免讓人感到有些失落。

放射性碳元素（碳十四）斷代技術看上去既複雜又簡單，其基本原理是：當各種宇宙射線與地球外層大氣撞擊，產生了中子，中子又與大氣中含有的氮（氮十四）發生核反應，從而產生了放射性碳元素（碳十四），碳十四與氧結合變成二氧化碳並牢固地混合於空氣的二氧化碳中。在地球上生存的植物透過光合作用，會不斷地從大氣中吸收包括碳十四在內的二氧化碳。由於人和動物都直接或間接地依賴植物生存，因此所有生物體內部都含有碳十四，並且這種碳十四的濃度與當時大氣中碳十四的自然濃度維持著一種平衡關係。但是，生物體一旦死亡，有機體與大氣之間的循環交換立即停止，體內殘留的碳十四便不再有新的補充，只能按衰變規律減少。按照已知的衰變規律，科學家精確地計算出，碳十四的半衰期是五七三〇年。因此，無論是植物還是動和*圖*書物，當有機體死亡之後，只要測出標本中碳十四減少的程度，就可以推算出其死亡的年代。換言之，一切死亡的生物殘體中的有機物以及未經風化的骨片、貝殼等都可能以碳十四來測定具體年代。

一九四九年三月，美國《科學》雜誌公布了第一次利用放射性碳元素測定的年代數值時，立即引起了整個考古學界與地質學界的矚目，並對創始人無比敬佩。

特別值得一提的是，由於各種原因，過去大氣中的碳十四放射性水準不是恒定的。所以，利用統一的現代碳標準計算出來的碳十四年代並不是日曆年代，只能稱為碳十四年代。如何解決碳十四年代與日曆年代間的關係，並把碳十四年代轉換成日曆年代，這就要透過碳十四年代——樹輪年代校正曲線來進行校正。

如果要根據樹木的輪距來判斷它生長的年代，首先必須要建立該地區的標準輪距序列，建立這種序列最有效的方法，是不同時間段輪距的銜接。例如有幾棵依然存活的千年大樹，根據它們的年輪情況就可以建立起一千年之內的標準輪距序列。在這個標準序列的基準上，再繼續向前找，譬如找到了一棵有七百年歷史的古木，而這棵古木的外圈輪距其中有二百圈和已知的千年大樹的內層輪距序列相同或相似，就可根據已經建立起來的原一千年的標準序列確切地定出這棵古木的砍伐年代，即七百減二百等於五百年，再由一千加五百等於一千五百年。如此一來，就建立起一個一千五百年的標準輪距了。以同樣的方法向前推進，標準輪距的序列就會越來越長。其銜接的方法如圖所示：

當然，樹木年輪斷代法也有一些局限，如對偽年輪或缺年輪的識別、樹種的挑www.hetubook.com.com選、輪距序列的互較、某些樹木的特殊生長環境以及地區環境、氣候的差異等，都是造成實際操作中出現誤差的原因。但如果把碳十四年代和樹輪年代校正曲線來進行校正，誤差就小得多。因為樹木每年生長一輪木質。每一輪木片的碳十四放射性水準代表了當年的大氣碳十四放射性水準。樹輪是可以清數的，它的年代同日曆年代相當。樹輪的碳十四年代可以透過測定得出。把樹輪的碳十四年代作為縱座標，而把樹輪生長的年代作為橫座標，就可以得出一條碳十四年一樹輪年代的校對曲線。透過這條曲線就可以把測定樣品的碳十四年代轉換為日曆年代。這就是一般所說的碳十四年代的樹輪年代校正。

隨著時間過去，碳十四定年技術在考古界和地質界取得了一系列令人矚目的成果，它使全世界幾萬年來的歷史事件和地質事件有了統一的時間標準，對歐洲史前年代序列的建立起了革命性的作用，世界各地的新石器時代考古學也因有了確切年代斷限和年代序列而進入了一個新時代。如美洲最早的文化遺跡，原考古學界、地質學界大都認為具有二萬五千多年的歷史，經碳十四技術定年之後，發現距今只一萬年左右，也就是說在這個歷史時間段中，美洲才有人類開始文化活動；北美洲和威斯康辛冰期的曼卡托分期年代的情況也與以上基本相同。考古、地質學家原本認為是發生在二萬五千年以前的事，後來透過對冰期堆積層中提取的五種樹木標本做碳十四測定，其年代也只有一萬一千年左右。於是有科學家據此推斷，「美洲的最初殖民，是在冰河北退後，由亞洲經白令海峽遷移過去的，因為北美洲的這最後一次冰河的最後一和圖書分期和歐洲北部屬同一個時代，後者的年代曾被定年所證實，這個問題的解決，無論是對史前考古學還是地質學而言，都是一極其重要的大事。」

放射性碳元素定年技術的創始人里比（W．F． Libby，一九〇八至一九八〇）教授，早年在美國著名的柏克萊實驗室從事開創性的放射性研究工作，他是美國最先設計製作蓋革-米勒計數器和BF3計數管的人，從而發現了許多放射性元素。一九三六年里比就敏銳地注意到，科學家卡門利用加速器粒子轟擊，發現並分離鑑定出放射性碳元素碳十四這項研究成果。

第二次大戰結束後，里比出任芝加哥大學教授，開始將他心中醞釀已久的偉大構想付諸實施。在這段過程中，他首先從理論上證明自然界中碳十四的普遍存在並達到平衡狀態的真實性，同時從實驗中提煉出碳十四。剛開始，里比對研究目的還守口如瓶，祕而不宣，但為了尋求經費支持，經過再三考慮，他於一九四六年耶誕節晚會上將目的透露出來。消息傳到考古學界，立即引起了具有遠見卓識的維金基金會主持人的重視並主動提供了研究基金。在這筆豐厚資金的支持和眾多考古學家的鼓勵下，經過三年的努力，里比終於順利地解決了碳十四年代測定的理論和實驗問題，成功地創建了碳十四年代測定方法，並逐漸為考古學界、地質學界所接受。從而成為確定舊石器晚期以來人類歷史年代的有力工具。里比也因此榮獲了一九六〇年諾貝爾化學獎。

眾所周知，樹木都是春長秋止，於是在樹幹截面上就形成疏密相間的年輪，輪與輪之間的距離稱為輪距。樹木的年輪自然地反映著樹木逐年生長的樹齡，如果找一段木頭截面仔細觀察，便發m.hetubook.com.com現一圈圈年輪的輪距並不均衡，而是時寬時窄，無一定的規律。這種原因和狀況是由於水旱等氣候條件造成的，如果某年氣候溫暖多雨，樹木生長快，當年的輪距也較大。反之，若某一年乾旱少雨，氣候乾燥，樹木不易生長，輪距也自然要小一些。這個現象體現在同一地區相同的氣候條件下，同時生長的樹木之中，其輪距的寬窄程度就更加接近和相同。又由於地球的氣候變化每年都有不同，所以無論是樹木生長百年還是千年，其輪距也不會機械而整齊地重複。因此可以說樹木輪距的寬度狹序列是紀錄其生長期間氣候變化情況的圖譜，這個圖譜也是一部天然的氣候編年史。

碳十四年代測定技術又稱放射性碳元素斷代技術。自一九五〇年這項技術發明以來已成為現代考古學應用最為廣泛的一種測定年代的方法，這種技術應用於考古學之後，使全世界的史前年代學研究進入了一個嶄新的階段。為此，學術界將碳十四定年技術的發明和應用稱之為「放射性碳元素的革命」。

一九八六年第十二屆國際碳十四會議上發表了幾條高精確度樹輪年代校正曲線，碳十四年代誤差縮小到只有上下十多年。幾條曲線稍有差異，但總的趨勢基本上是一致的。這就更有利於把碳十四年代校正到日曆年代。因為大氣中的碳十四交換循環相當迅速，因此樹輪校正曲線原則上可以全球通用。如日本奈良古墳時期土墩墓中的一根木頭，外皮保持完好，將其樹輪連續取樣測定碳十四年代，與高精確度樹輪校正曲線匹配擬合，確定出木頭的砍伐年代是介於西元三百一十五年至三百二十五年間。這與古墳時期是相合的。如果木頭砍伐的年代同該墳的建造年代一致，則該墳的年代就十分確定了。